重載作用下車庫頂板的加固

聶文高

上海涇東建筑發(fā)展有限公司 上海 201114

1 工程概況

上海市安亭鎮(zhèn)國際汽車城核心區(qū)21B-13地塊新建項(xiàng)目一期總建筑面積約153 000 m2，其中地上建筑面積約為77 000 m2，地下建筑面積約為76 000 m2。項(xiàng)目一期由6棟住宅及地下1層車庫組成，其中7#樓27層，8#、9#、11#樓26層，10#樓23層，12#樓21層，地下1層凈高3.25 m，地上標(biāo)準(zhǔn)層層高2.90 m。本工程±0 m相當(dāng)于絕對(duì)高程5.30 m，5—26層采用預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制凸窗、預(yù)制隔墻、預(yù)制夾芯保溫外墻、預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合樓板、預(yù)制陽臺(tái)板。

本工程施工搭接多，交叉施工界面廣，同時(shí)工程量大、材料運(yùn)輸較為繁忙，而現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地十分有限，總平面布置需科學(xué)合理，統(tǒng)籌規(guī)劃，充分分配和利用有限的場(chǎng)地資源，系統(tǒng)規(guī)劃好道路、堆場(chǎng)、機(jī)械、加工場(chǎng)設(shè)置部位，使之與各階段施工相適應(yīng)，滿足施工流程要求，避免施工中各工序之間相互干擾，保證有序施工。

在保證各區(qū)域施工有序進(jìn)行的前提下，科學(xué)劃分車庫頂板上側(cè)材料堆場(chǎng)、周轉(zhuǎn)場(chǎng)地和施工區(qū)域。根據(jù)不同施工階段科學(xué)布置施工道路，確保材料運(yùn)輸?shù)缆吠〞?，方?施工。

根據(jù)本工程位置、建筑、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)布置現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械，以滿足出地庫后施工過程的需要，滿足交叉施工要求，按時(shí)間段進(jìn)行分階段布置。

地下車庫出±0 m后主體結(jié)構(gòu)施工階段，施工道路及泵車?？奎c(diǎn)設(shè)置在承載力相對(duì)較強(qiáng)的消防車道部位，預(yù)制混凝土構(gòu)件堆場(chǎng)及材料堆場(chǎng)設(shè)置于塔吊覆蓋范圍內(nèi)，考慮到預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸車輛荷載及堆場(chǎng)區(qū)域荷載較大，需事先對(duì)車庫頂板（5 m×5 m）進(jìn)行加固處理。

2 施工荷載工況分析

車庫頂板加固設(shè)計(jì)前，首先需分析施工過程中車庫頂板所受荷載情況。根據(jù)分析，施工過程中預(yù)制混凝土構(gòu)件運(yùn)輸車荷載最大，常規(guī)大小的預(yù)制混凝土構(gòu)件運(yùn)輸車尺寸為15 m×2.4 m，回轉(zhuǎn)半徑6～8 m，空車質(zhì)量約為20 t，運(yùn)送10～13 m3混凝土，滿載質(zhì)量52.5 t，車輛構(gòu)型為4個(gè)前輪、8個(gè)后輪。

車輛在運(yùn)輸行駛過程中樓面等效均布活荷載的確定依據(jù)GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄C的規(guī)定計(jì)算。

雙向板的等效均布荷載可按與單向板相同的原則，按四邊簡支板的絕對(duì)最大彎矩等值來確定。根據(jù)預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)廠家提供的信息，常規(guī)預(yù)制混凝土構(gòu)件運(yùn)輸車自重52.5 t，共有6個(gè)車輪軸，軸重8.75 t。按運(yùn)輸車行駛時(shí)的最不利情況，運(yùn)輸車2/3車身處于2條結(jié)構(gòu)柱之間考慮，運(yùn)輸車后車輪恰好作用在跨中，在一個(gè)共同的平面上承受后車輪荷載，車輛輪胎著地尺寸為0.6 m×0.2 m，后車輪作用荷載取350 kN。

根據(jù)四邊固定板在集中荷載作用下的彎矩系數(shù)，可求得此時(shí)車庫頂板的最大彎矩為298 kN·m。

按GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄C的計(jì)算方法，因預(yù)制混凝土構(gòu)件運(yùn)輸車行駛時(shí)車輪下部未墊鋼板，按車輛輪胎接觸面積取值可計(jì)算得，在最不利情況下，車庫頂板的荷載為23.6 kN/m2，大于原設(shè)計(jì)該位置的荷載20 kN/m2，不能滿足運(yùn)輸車行駛要求，需進(jìn)行回頂加固。

3 加固技術(shù)研究

3.1 排架回頂加固

本方法利用鋼管排架與頂絲調(diào)節(jié)器在地下室頂板澆筑后針對(duì)梁板底進(jìn)行支撐，鋼管間距與布局根據(jù)荷載大小、支撐高度等因素計(jì)算確定。采用鋼管腳手架進(jìn)行回頂加固時(shí)，必須保證頂絲調(diào)節(jié)器與樓板底面處于頂緊狀態(tài)，以確保鋼管排架體系與達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后的混凝土樓板協(xié)同受力工作[1-4]。假設(shè)車庫頂板所受荷載全部由鋼管排架體系承擔(dān)，車庫頂梁板自身承載力不參與計(jì)算，按施工軟件計(jì)算，活荷載23.6 kN/m2作用下鋼管排架水平間距及縱向間距為600 mm。

鋼管排架回頂加固方法總體偏安全，材料組織容易，但鋼管排架搭設(shè)間距較小，施工操作不便，鋼管排架搭設(shè)完畢后地下室不便于人員通行及施工材料運(yùn)輸[5-6]。

3.2 鋼管回頂加固

本方法利用鋼管在地下室頂板澆筑后對(duì)車庫頂板進(jìn)行支撐加固，型鋼規(guī)格根據(jù)荷載大小、型鋼間距、支撐高度等因素計(jì)算確定，采用型鋼進(jìn)行回頂加固時(shí)，必須保證型鋼立柱安裝偏差值在允許范圍內(nèi)，不產(chǎn)生偏心作用，以確保型鋼立柱受力可靠，型鋼間設(shè)置斜向拉結(jié)，使得各型鋼形成整體，共同受力（圖1、圖2）。

圖1 板底型鋼管回頂剖面

圖2 梁底型鋼管回頂剖面

施工活荷載23.6 kN/m2，每隔2.5 m設(shè)置1根鋼管立柱（鋼管直徑159 mm，壁厚4.2 mm），則每根鋼管承受荷載面積為2.5 m×2.5 m，單鋼管所受集中力為147.5 kN，經(jīng)驗(yàn)算，該方案的穩(wěn)定性驗(yàn)算滿足要求。

型鋼回頂加固方法計(jì)算簡單，布置靈活，可周轉(zhuǎn)利用，型鋼立柱間距較大，便于地下車庫人員通行及施工材料運(yùn)輸，滿足地下室通風(fēng)管提前安裝要求。然若型鋼規(guī)格較大時(shí)，施工操作困難，材料一次性投入較大。

3.3 結(jié)構(gòu)配筋加固

本方法通過結(jié)構(gòu)計(jì)算加強(qiáng)地下室頂梁板配筋以滿足重載作用要求，提高車庫頂板承載力。

本工程車庫頂板厚度250 mm，頂板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C35，地下室頂樓板配筋計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 地下室頂樓板配筋

結(jié)構(gòu)配筋加固方法操作簡單，只需由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位根據(jù)施工場(chǎng)布需要調(diào)整計(jì)算模型活荷載值即可得出加強(qiáng)配筋情況，現(xiàn)場(chǎng)施工方便。然而，由于加強(qiáng)配筋不能周轉(zhuǎn)使用，如若施工荷載值較大，費(fèi)用增加較多。

4 結(jié)語

在現(xiàn)今新建項(xiàng)目施工階段，施工荷載值往往超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值，重載作用下車庫頂板加固處理成為必然。本文通過對(duì)上海市安亭鎮(zhèn)國際汽車城核心區(qū)21B-13地塊新建項(xiàng)目車庫頂板所受運(yùn)輸荷載進(jìn)行分析，研究了車庫頂板加固的3種方法，分析了各個(gè)方法的優(yōu)、缺點(diǎn)，最終該項(xiàng)目確認(rèn)選擇型鋼管立柱回頂加固方法。后經(jīng)檢查，該項(xiàng)目車庫頂板未發(fā)現(xiàn)梁板開裂現(xiàn)象，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，為類似的重載作用下新建車庫頂板加固提供了借鑒。